Síntese estereosseletiva do (2R) e (2S)-2-metil-1,6-dioxaespiro[4.5]decano, componente do feromônio de alarme da vespa Paravespula vulgaris

• Main Author: Delay, Carlos Eduardo
• Other Authors: Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em Química
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: 2017
• Subjects: Teses; Hormonios sexuais; Hormonios esteroidianos; Feromonas; Quimica
• Online Access: http://hdl.handle.net/1884/49000

Orientadora : Paulo H. G. Zarbin === Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química === Resumo: Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de uma estratégia sintética visando a obtenção estereosseletiva dos isômeros (2R) e (2S)-2-metil-1,6-dioxaspiro[4.5]decano (1), constituinte minoritário dos componentes do feromônio de alarme da vespa Paravespula vulgaris. O composto (1) possui dois estereocentros, um em C-2 e outro em C-5, sendo que apenas a definição em C-2 é importante para a atividade biológica. Para o controle deste centro, nossa metodologia prevê a utilização dos iodetos quirais (R) e (S)-(64), os quais seriam formados a partir de uma despolimerização redutiva do PHB (53), e de uma redução microbiológica do acetoacetato de etila (54) (esquema 1). Esq.1- Proposta retrossintética para obtenção dos iodetos quirais. Após a obtenção dos iodetos quirais (64), duas abordagens distintas seriam estudadas para a obtenção do feromônio (1), propostas (A) e (B). Pela proposta (A), os iodetos quirais (R) e (S)-(64) seriam utilizados em uma reação de Grignard com a ciclopentanona (65), dando origem ao álcool (66). Posteriormente, este álcool terciário seria eliminado em meio ácido, formando o composto (67), o qual sofreria uma ozonólise seguida por uma reação de redução levando a formação do intermediário comum a ambas as propostas, o diol (74). O feromônio (1) seria obtido em mais duas etapas subsequentes, através de uma oxidação seletiva, para obtenção de (75), e hidrólise / ciclização em meio ácido (esquema 2). Esq.2- Proposta sintética (A). Pela proposta sintética (B), os iodetos quirais (R) e (S)-(64), seriam utilizados em uma reação de alquilação da hidrazona (70), derivada da ciclopentanona (65), gerando-se o produto (71). Seguida das reações de hidrólise e Baeyer-Villiger as quais gerariam a cetona (72) e a lactona (73), respectivamente. A redução da lactona (73) levaria à formação do intermediário comum (74), o qual seria transformado no feromônio (1) de maneira análoga a proposta (A), anteriormente citada. Cabe ressaltar que a formação do segundo centro quiral da molécula, em C-5, ocorrerá pela ciclização diastereosseletiva do espiro-cetal (1), em função do efeito anomérico (esquema 3). Esq.3- Proposta sintética (B). === Abstract: This work describes an estereosselective synthesis of (2R) and (2S)-2- methyl-1,6-dioxaspiro[4.5]decane (1), the minor component of the alarm pheromone blend produced by the wasp Paravespula vulgaris. Compoud (1) has two stereocenters, at C-2 and C-5, but only the chirallity at C-2 is essential to the biological activity. To control this estereocenter, was employed the chiral iodides {R) and (S)-(64), which were obtained by a reductive depolimerization of PHB (53), and by a microbiological reduction of ethyl acetoacetate (63), respectively (scheme 1). Scheme 1- Retrosynthetic approach for the chiral iodides. Starting from iodidies (R) and (S)-(64), two synthetic patway (A) e (B) were devised in order to obtain compound (1). Abstract x In the path (A), the chiral iodides (R) and (S)-(64) were employed in a Grignard reaction with cyclopentanone (65). The expected alcohol (66) would be submitted to an ozonolysis following of reductive reaction yielding the common intermediate for both pathways, a diol (74). The pheromone (1) would be obtained in two additional steps; a selective oxidation, providing (75), and a hydrolisys / cyclization under acidic conditions (scheme 2). However, this approach happened to be unfeasible. Scheme 2- Synthetic pathway (A). In the path (B), the iodidies (R) and (S)-(64) were employed to alkylate the hydrazone (70), derived from cyclopentanone (65), affording the product (71). The product (71) was submited to hydrolisis and Baeyer-Villiger reactions to prepare the ketone (72) and lactone (73), respectively. The reduction of lactone (73) yielded the same intermediate (74), which was transformed into the pheromone (1) by a similar way as describe in path (A). The chiral center at C-5 in compound (1) was defined by the anomeric effect, during the diastereosselective cyclization of the spiro-ketal ring (scheme 3). Scheme 3- Synthetic pathway (B). === Resumo: Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de uma estratégia sintética visando a obtenção estereosseletiva dos isômeros (2R) e (2S)-2-metil-1,6-dioxaspiro[4.5]decano (1), constituinte minoritário dos componentes do feromônio de alarme da vespa Paravespula vulgaris. O composto (1) possui dois estereocentros, um em C-2 e outro em C-5, sendo que apenas a definição em C-2 é importante para a atividade biológica. Para o controle deste centro, nossa metodologia prevê a utilização dos iodetos quirais (R) e (S)-(64), os quais seriam formados a partir de uma despolimerização redutiva do PHB (53), e de uma redução microbiológica do acetoacetato de etila (54) (esquema 1). Esq.1- Proposta retrossintética para obtenção dos iodetos quirais. Após a obtenção dos iodetos quirais (64), duas abordagens distintas seriam estudadas para a obtenção do feromônio (1), propostas (A) e (B). Pela proposta (A), os iodetos quirais (R) e (S)-(64) seriam utilizados em uma reação de Grignard com a ciclopentanona (65), dando origem ao álcool (66). Posteriormente, este álcool terciário seria eliminado em meio ácido, formando o composto (67), o qual sofreria uma ozonólise seguida por uma reação de redução levando a formação do intermediário comum a ambas as propostas, o diol (74). O feromônio (1) seria obtido em mais duas etapas subsequentes, através de uma oxidação seletiva, para obtenção de (75), e hidrólise / ciclização em meio ácido (esquema 2). Esq.2- Proposta sintética (A). Pela proposta sintética (B), os iodetos quirais (R) e (S)-(64), seriam utilizados em uma reação de alquilação da hidrazona (70), derivada da ciclopentanona (65), gerando-se o produto (71). Seguida das reações de hidrólise e Baeyer-Villiger as quais gerariam a cetona (72) e a lactona (73), respectivamente. A redução da lactona (73) levaria à formação do intermediário comum (74), o qual seria transformado no feromônio (1) de maneira análoga a proposta (A), anteriormente citada. Cabe ressaltar que a formação do segundo centro quiral da molécula, em C-5, ocorrerá pela ciclização diastereosseletiva do espiro-cetal (1), em função do efeito anomérico (esquema 3). Esq.3- Proposta sintética (B). === Abstract: This work describes an estereosselective synthesis of (2R) and (2S)-2- methyl-1,6-dioxaspiro[4.5]decane (1), the minor component of the alarm pheromone blend produced by the wasp Paravespula vulgaris. Compoud (1) has two stereocenters, at C-2 and C-5, but only the chirallity at C-2 is essential to the biological activity. To control this estereocenter, was employed the chiral iodides {R) and (S)-(64), which were obtained by a reductive depolimerization of PHB (53), and by a microbiological reduction of ethyl acetoacetate (63), respectively (scheme 1). Scheme 1- Retrosynthetic approach for the chiral iodides. Starting from iodidies (R) and (S)-(64), two synthetic patway (A) e (B) were devised in order to obtain compound (1). Abstract x In the path (A), the chiral iodides (R) and (S)-(64) were employed in a Grignard reaction with cyclopentanone (65). The expected alcohol (66) would be submitted to an ozonolysis following of reductive reaction yielding the common intermediate for both pathways, a diol (74). The pheromone (1) would be obtained in two additional steps; a selective oxidation, providing (75), and a hydrolisys / cyclization under acidic conditions (scheme 2). However, this approach happened to be unfeasible. Scheme 2- Synthetic pathway (A). In the path (B), the iodidies (R) and (S)-(64) were employed to alkylate the hydrazone (70), derived from cyclopentanone (65), affording the product (71). The product (71) was submited to hydrolisis and Baeyer-Villiger reactions to prepare the ketone (72) and lactone (73), respectively. The reduction of lactone (73) yielded the same intermediate (74), which was transformed into the pheromone (1) by a similar way as describe in path (A). The chiral center at C-5 in compound (1) was defined by the anomeric effect, during the diastereosselective cyclization of the spiro-ketal ring (scheme 3). Scheme 3- Synthetic pathway (B).